CC BY
392
Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии 1(9) 2009 г.
УДК(502/Н-24)
биотестирование экологического состояния почв несанкционированных свалок ТБО на территории ульяновской области
В.В. Романов, В.н. Яюбомирова Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
Для оценки экологического состояния почв в последнее время в соответствии с международным стандартом ИСО 11268-1 применяют дождевых червей. Дождевые черви выступают в качестве биоиндикаторов экологического состояния почвы как естественной среды обитания (tests for the habitat function of soil). С использованием дождевых червей оценивается острая токсичность (acute toxicity), репродуктивный потенциал (reproduction), прирост биомассы (biomass). По мнению экотоксикологов, репродуктивный тест является ведущим в списке тестов, рекомендованных для оценки экологического состояния почв. Биотестирование проводят для определения интегральной токсичности почвы с целью проверки соответствия качества почвы нормативным требованиям. Исследуемая почва не должна оказывать острого и хронического токсического действия на тест-объект[1,2].
Тест-животных обычно выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим компонентам видов. Другое важное требование заключается в том, что воздействие токсиканта на животное должно вызывать ответную реакцию, которую можно визуально оценить и выразить в метрических единицах[2,3].
Биотестирование с использованием дождевых червей играет важную роль в ходе оценки результатов рекультивации (биоремедиации) территорий, загрязненных поллю-тантами. Биотестирование позволяет быстро и эффективно оценить интегральную токсичность почвы до, во время и после биоремедиации; оценить эффективность технологий ремедиации; помогает установить насколько продукты разложения поллютантов токсичны для окружающей среды. Это обеспечивает оперативный контроль экологической безопасности технологий, применяемых для ремедиации[4,6].
Цель исследования: Дать интегральную оценку экологического состояние почв несанкционированных свалок ТБО, используя метод биоиндикации.
В задачи исследования входило:
1. Оценить острое токсическое действие почвы на дождевых червей по их выживаемости и поведенческим реакциям;
2. В ходе длительного биотестирования определить хроническое токсическое действие почвы на дождевых червей по их выживаемости и плодовитости;
3. По результатам тестирования почв выявить наиболее опасные, с точки зрения загрязнения окружающей среды, свалки.
Материалы и методы Биотестирование проводилось в соответствии с международными стандартами ИСО 11268-1, ИСО 11268-2, ИСО 11268-3 и EPA OPPTS 850.6200. Метод основан на исследовании выживаемости и поведенческих реакций дождевых червей при воздействии токсических веществ, содержащихся в почве свалок. Тестировались почвы
Рис. 1. Дождевые черви как тест-объекты
крупных несанкционированных свалок ТБО Ульяновского, Чердаклинского, Старомайн-ского, Мелекесского районов и п. Октябрьский. В качестве контроля использовали почву с территории лесного массива, которая по результатам химического анализа не содержала токсичных веществ.
Учитывались выживаемости и поведенческие реакции дождевых червей. Показателем выживаемости служило среднее количество червей, выживших в тестируемой почве, по сравнению с контролем. Критерием токсичности являлась гибель 50% и более дождевых червей за 2 суток в тестируемой почве по сравнению с контролем. Показателем поведенческих реакций тест-объектов являлась скорость зарывания в субстрат. У дождевых червей отсутствует реакция зарывания, если почва токсична, они активно ползают по поверхности и пытаются покинуть ящик. Этот прием широко используется при выборе субстрата для культивирования червей. Достоинством скринингового теста являются высокая чувствительность, надежность, простота постановки, экономия времени и средств[5]. Он достаточно сильно коррелирует с репродуктивным тестом.
Культуру дождевых червей Е. ЕоеИёае выращивали в пластмассовых ящиках, находящихся в теплом помещении, не содержащем токсических паров или газов. Оптимальная температура для культивирования дождевых червей и биотестирования - 18-24°С. Для выращивания дождевых червей использовали смесь навоза крупного рогатого скота с растительными отходами.
Результаты исследования:
На первом этапе нашей работы проводили кратковременное биотестирование в те-
чение 2 суток. Это позволило выявить острое токсическое действие почвы на дождевых червей.
Биотестирование проводили в пластмассовых ящиках размером 30х30 см и высотой 15-20 см. Ящики имели снизу дренажные отверстия для слива излишков воды. Тестируемую и контрольную почву помещали в ящики и увлажняли дождевой водой, доводя до 7585% влажности. Результаты кратковременного тестирования приведены в табл.1.
Результаты проведенного краткосрочного биотестирования показали, что процентное соотношение выживаемости тест- объекта и контрольного образца имели существенное отличие. В тестируемых образцах почв свалок п. Октябрьский, Старомайнского района, Мелекесского района процент выживаемости дождевых червей составил 50% и менее, что свидетельствует об острой токсичности почв. Почвы свалок Чердаклинского и Ульяновского районов можно отнести к слаботоксичным.
На следующем этапе работы проводили длительное биотестирование - до 30 суток. Этот метод позволяет оценить хроническое токсическое действие почвы на дождевых червей по снижению их выживаемости и плодовитости. Показателем выживаемости служит доля выживших особей в тестируемой почве. Показателем плодовитости - среднее количество молоди (включая и количество коконов, умноженное на два, т.е. число зародышей) в пересчете на одну выжившую особь[6].
Для определения выживаемости и плодовитости червей их как и в первом опыте заселяли в пластмассовые контейнеры объемом 250 см3, содержащие почву с территорий свалок ТБО разных районов Ульяновской области. Продолжительность опыта составляла
Таблица 1. - Кратковременное биотестирование почв свалок ТБО дождевыми червями
Наблюдения Контроль 1 2 3 4 5
Выживаемо сть, % 100 40 48 55 50 62
Скорость зарывания, мин. 25 90 70 45 40 65
Поведенческая свободное за- долгое активное долгое попытки к активное
реакция рывание зарывание ползание зарывание выползанию ползание
* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п.Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.
5
4
3
2
1
контроль
ТД-
о
"СУ
о
“га-
да
Ц1
~гв~
-Ы-
20 40 60
выживаемость, %
80
100
0
Рис.2. Выживаемость дождевых червей в почвах с территорий свалок.
* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п.Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.
тридцать дней при 230С и 75-85% влажности. Отбор и подсчет коконов проводили 31 день. Оценивалась численность и плодовитость червей [7]. Результаты исследований приведены на рис. 2.
Полученные результаты свидетельствуют, что тестируемые почвы свалок ТБО являются токсичными. Выживаемость дождевых червей в тестируемых почвах составила менее 50%, а в контроле - 97%. Наиболее низкий процент выживаемости отмечался в почвах свалок Старомайнского района - 15% и п. Октябрьский - 18%.
В почвах со свалок Ульяновского, Меле-
кесского, Чердаклинского районов выжило в два раза больше червей, чем в почвах со свалок Старомайнского района и п. Октябрьский. Тем не менее, доля выживших в этих почвах червей не превышала 33 %. Анализ полученных результатов свидетельствует о высоком уровне токсичности почв исследуемых свалок.
На следующем этапе работы проводилась оценка репродуктивного потенциала дождевых червей по количеству коконов и молоди. Дождевых червей в количестве 50 особей культивировали в почвах со свалок разных районов Ульяновской области. Было установ-
Рис.3. Плодовитость дождевых червей.
* 1- почва свалки Старомайнского района; 2- почва свалки п. Октябрьский; 3- почва свалки Ульяновского района; 4- почва свалки Мелекесского района; 5- почва свалки Чердаклинско-го района.
лено, что в почве со свалки Старомайнского района, черви не размножались. Это свидетельствует о высоком уровне токсичности почвы. В почвах с других свалок через 30 суток было найдено не более 2-3 коконов и 2-4 особей молоди. В контроле за 30 дней приплод составил 76 особей. Результаты исследований приведены на рисунке 3.
Выводы:
1. Краткосрочное биотестирование почв свалок показало, что они оказывают острое токсическое действие на дождевых червей и
их можно отнести к категории высокотоксичных.
2. Длительное биотестирование, позволяющее определить хроническое токсическое действие почвы на тест-объекты, показало, что почвы с территорий свалок ТБО Ульяновской области являются токсичной средой и резко снижают выживаемость дождевых червей.
3. Репродуктивный потенциал дождевых червей в почвах со свалок ТБО Ульяновской области снижается практически до нуля.
Литература:
1. Ecological Effects Test Guidelines. POOTS 850.6200. Earthworm Suchronic Toxicity Test. -EPA 712-C-96-167, April 1996.
2. Standard methods for Examination of Water and Wastewater // 19th Edition 1995.- American Public Health Association.- Toxicity (8000).
3. Исидоров В.А. Введение в химическую экотоксикологию.- СПб: Химиздат,1999.-144с.
4. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. методические ошибки при использовании биотестирования в гигиенических исследованиях.- Гигиена и санитария, №1,с.63-66.
5. Международный стандарт ИСО 11268-1 «Определение загрязнения по острой летальной токсичности у земляных червей».
6. Международный стандарт ИСО 11268-2 «Определение загрязнения по подавлению репродуктивности у земляных червей».
7. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам/ Справочник. - М: 2001.
УДК 619:618+619:616.9
роль пиявок в биологическом механизме аккумуляции токсикантов
Е.М.Романова, О.М. Климина Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия
Негативное антропогенное воздействие человека на биосферу связано с загрязнением экосистем широким спектром токсичных веществ, в том числе и тяжелыми металлами. В водных экосистемах тяжелые металлы аккумулируются бентосом, нектоном и планктоном. Тяжелые металлы, мигрируя по пищевым цепям, накапливаются в организмах более высоких трофических уровней. В этом процессе человек не является исключением. Тяжелые металлы не поддаются биологической деструкции и являются токсикантами по отношению к растительному и животному мирам. В пищевых цепях водных экосистемах значительная роль отводится бентосным ор-
ганизмам. Пиявки являются важным звеном переноса вещества и энергии на более высокие уровни, поскольку их среда обитания - донные отложения. Можно предполагать, что пиявки способны депонировать тяжелые металлы, поступающие в водные экосистемы. Если это на самом деле так, то этот феномен может иметь играть важную роль в экологическом механизме биоаккумуляции токсикантов придонными гидробионтами [5,8].
Сведения о способности пиявок аккумулировать тяжелые металлы в научной литературе практически отсутствуют. Поэтому мы задались целью выяснить насколько эффективно пиявки способны связывать и накапли-
